基于ZigBee和STM32的智能照明系统设计

发布时间：2017-09-11 23:42

  本文关键词：基于ZigBee和STM32的智能照明系统设计

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【摘要】：LED发展历史已经有几十年,但在照明领域仍是比较新兴的技术,已成为照明家族的新星。随着LED技术水平的逐步提高,其应用前景也逐渐突显。尤其在国际能源短缺的环境下,LED照明的市场发展潜力备受全球关注,将会是白炽灯、钨丝灯和荧光灯等最具潜力的换代商品,照明业界在LED上若能有一番作为将会引领照明技术的革命。另一方面,物联网技术在近年来迅猛发展,众多产业之间互联互通越来越得到重视。物联网将资源信息化、网络化,为其与LED照明产业的结合带来了崭新的产品模式。信息化突破了传统的局限,逐渐普及到智慧城市、智能交通、智能家居等众多领域,利用物联网,能把任何物品与互联网连接,进行信息共享,实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理,从而达到人们追求的环保、健康、绿色的生活方式。随着LED技术的发展以及物联网技术的不断应用,LED照明产品以其安全、稳定、使用、环保、开放、标准等理念,将成为社区、家庭智能化应用的开拓者。随着我国人民生活水平的不断提高,以及基于情调照明和情景照明的设计理念的导向,开发便于人们使用、功能齐全和遵循相应国家标准的LED终端产品及系统,不仅能提升LED产品行业的核心竞争力,发展具有自主产权的LED控制关键技术,还能带动国内LED相关产业的发展。照明智慧化突破传统的照明控制方式,是LED产业发展的趋势与要求,具备明晰、可持续发展的商业模式是LED产业发展的必由之路。本文根据LED照明与物联网相结合的构思,调研了国内外相关研究现状,对相关技术进行研读,针对智能照明系统中对照明信息采集以及对照明状态控制的问题,本文提出并实现了基于ZigBee和STM32的智能照明系统,该系统终端实现了LED状态监控,并通过ZigBee无线技术将监控数据传送到系统协调器。系统协调器作为终端与服务器通信的桥梁,负责在ZigBee与上位机之间进行数据通信。本文所设计系统主要实现了如下功能:(1)可以根据室内有无人员来实现对室内的灯的开关状态的控制。(2)在室内有人的情况下,可以根据室内照度信息的情况自动调节LED灯的亮度,使室内照度始终保持在一个合适的状态。(3)通过上位机软件对各个工作间或会议室的室内信息进行显示,同时根据不同的情况对它们进行相应的控制状态的调节(如自动控制、手动控制等)。(4)在各个室内加入了不同的情景模式(PPT放映模式、会议模式等),这些模式通过按键方式进行切换。经测试,该系统运行稳定可靠,具有较高的推广应用价值。
【关键词】：ZigBee STM32 智能照明 LED
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34;TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.1.1 研究背景8
• 1.1.2 研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 照明控制的发展状况9
• 1.2.2 无线智能照明的发展状况9-10
• 1.3 本文主要工作10-11
• 第2章 系统设计方案与关键技术简介11-17
• 2.1 系统总体设计方案11
• 2.2 上位机软件简介11
• 2.3 ARM微控制处理器11-13
• 2.3.1 CM3内核架构11-12
• 2.3.2 STM32F107架构12-13
• 2.4 ZigBee集控网络13-16
• 2.4.1 ZigBee简介14
• 2.4.2 ZigBee技术的特点14
• 2.4.3 ZigBee协议栈的结构14-15
• 2.4.4 ZigBee设备节点15
• 2.4.5 ZigBee网络拓扑结构15-16
• 2.5 本章小结16-17
• 第3章 系统硬件电路的设计17-25
• 3.1 STM32硬件电路设计17-19
• 3.1.1 STM32最小系统电路设计18
• 3.1.2 STM32协调器节点总体电路设计18-19
• 3.2 ZigBee网络硬件电路设计19-22
• 3.2.1 ZigBee最小系统电路设计19-20
• 3.2.2 CC2530核心板硬件电路设计20-21
• 3.2.3 路由器节点硬件电路设计21
• 3.2.4 照度节点硬件电路设计21-22
• 3.2.5 调光节点硬件电路设计22
• 3.3 系统电源电路设计22-24
• 3.4 本章小结24-25
• 第4章 系统软件设计25-35
• 4.1 集成开发环境简介25-27
• 4.1.1 ZigBee软件集成开发25-26
• 4.1.2 Zstack协议栈26
• 4.1.3 MDK-ARM介绍26-27
• 4.2 系统设计方案分析27-29
• 4.3 系统功能设计29-31
• 4.3.1 协调器功能设计29-30
• 4.3.2 路由器功能设计30-31
• 4.4 程序设计31-33
• 4.4.1 路由器程序设计31-32
• 4.4.2 协调器程序设计32-33
• 4.5 上位机软件设计33-34
• 4.6 本章小结34-35
• 第5章 系统测试与实现35-43
• 5.1 智能照明控制系统软件调试35-36
• 5.2 智能照明控制系统硬件调试36
• 5.3 系统硬件功能测试36-40
• 5.3.1 红外感应测试37
• 5.3.2 智能调光功能测试37-38
• 5.3.3 系统硬件电路整体功能测试38-40
• 5.4 上位机软件功能测试40-42
• 5.5 本章小结42-43
• 第6章 总结与展望43-44
• 参考文献44-47
• 在读期间发表的学术论文及研究成果47-48
• 致谢48

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 查珑珑;张丽娟;王宇辉;;小议住宅智能化[J];中国住宅设施;2009年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 马菁菁;Zigbee无线通信技术在智能家居中的应用研究[D];武汉理工大学;2007年

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本文编号：833811